Внутренняя память компьютера

Министерство образования и науки РФ

Государственное учреждение высшего профессионального образования

«Вятская государственная сельскохозяйственная академия»

Кафедра информатики.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Информатика»

Выполнил:  студент 1 курса

Экономического факультета,

Специальность «менеджмент»

заочного обучения

Ситников О.А. 

__________________

                                                                                                                                 Оценка

__________________

                                                                                                                                Дата

__________________

                                                                                                                                 Подпись

Внутренняя память компьютера.

Классификация. Характеристики. Состав.

Для начала разберем, что называется внутренней памятью компьютера.

     Внутренняя память компьютера - это место хранения информации, с которой он работает. Внутренняя память компьютера является временным рабочим пространством; в отличие от нее внешняя память предназначена для долговременного хранения информации. Информация во внутренней памяти не сохраняется при выключении питания.

     Память компьютера организована в виде множества ячеек, в которых могут храниться значения; каждая ячейка обозначается адресом. Размеры этих ячеек и, собственно, типы значений, которые могут в них храниться, отличаются у разных компьютеров. Некоторые старые компьютеры имели очень большой размер ячейки, иногда до 64 бит в каждой ячейке. Эти большие ячейки назывались "словами".

Внутренняя память компьютера подразделяется на: оперативную и постоянную.

Во внутренней памяти записываются коды команд подлежащей выполнению программы. Они последовательно считываются в процессор для анализа (дешифрации) и выполнения. Обращение к внутренней памяти так же производится при выполнении различных команд микропроцессора при указании в команде прямо или косвенно адреса операндов в памяти.

Стоит отметить, что помимо оперативной и звуковой, внутренняя память подразделяется еще на чуть менее важные виды :

Теперь детально рассмотрим все виды памяти, на которые подразделяется внутренняя память компьютера.

Оперативная память.

Оперативная память обеспечивает запись, считывание и хранение информации. Для построения ОЗУ используют микросхемы статической и динамической памяти.

В микросхемах динамической памяти считывание числа сопровождается его перезаписью, т.е. подзарядом тех конденсаторов, которые до считывания были в заряженном состоянии. Время хранения заряда из-за паразитных утечек ограниченно. Чтобы не потерять информацию в памяти необходимо периодическое ее восстановление, которое выполняется в так называемых циклах регенерации. Это снижает скорость работы динамической памяти и увеличивает потребляемую мощность.

Оперативная память выполнена обычно на микросхемах динамического типа с произвольной выборкой (DRAM – Dynamic Random Access Memory). Каждый бит такой памяти физически представляется в виде наличия (или отсутствия) заряда на конденсаторе, образованном в структуре полупроводникового кристалла.

В микросхемах статической памяти (SRAM – Static RAM) в качестве элементарной ячейки использует триггер (2 или более транзисторов) – бистабильный элемент (с двумя устойчивыми состояниями). Микросхемы статической памяти, изготовленные по КМДП (КМОП) технологии имеют во много раз меньшее потребление энергии, чем микросхемы динамической памяти и применяются в ПК с автономным питанием. Статическая память обладает более высоким быстродействием и используется, например, для организации кэш-памяти. Статическая память гораздо дороже динамической.

Оперативная память - это рабочая область для процессора компьютера. В ней во время работы хранятся программы и данные. Оперативная память часто рассматривается как временное хранилище, потому что данные и программы в ней сохраняются только при включенном компьютере или до нажатия кнопки сброса (reset). Перед выключением или нажатием кнопки сброса все данные, подвергнутые изменениям во время работы, необходимо сохранить на запоминающем устройстве, которое может хранить информацию постоянно (обычно это жесткий диск). При новом включении питания сохраненная информация вновь может быть загружена в память.

        Устройства оперативной памяти иногда называют запоминающими устройствами с произвольным доступом. Это означает, что обращение к данным, хранящимся в оперативной памяти, не зависит от порядка их расположения в ней. Когда говорят о памяти компьютера, обычно подразумевают оперативную память, прежде всего микросхемы памяти или модули, в которых хранятся активные программы и данные, используемые процессором.

Термин "оперативная память" часто обозначает не только микросхемы, которые составляют устройства памяти в системе, но включает и такие понятия, как логическое отображение и размещение. Логическое отображение - это способ представления адресов памяти на фактически установленных микросхемах. Размещение - это расположение информации (данных и команд) определенного типа по конкретным адресам памяти системы.

Подводя итог, в оперативную память помещаются программы для выполнения и данные для работы программы, которые используются микропроцессором. Она обладает большим быстродействием и является энергозависимой.

Оперативная память.

Постоянная память.

Постоянная память содержит информацию, которая не должна изменяться. Она обеспечивает режимы считывания и хранения информации. Микросхемы ПЗУ по способу занесения в них информации делятся на масочные однократно программируемые изготовителем и многократно программируемые изготовителем EPROM (Erasable PROM).

Последние, в свою очередь, подразделяются на стираемые электрически или с помощью ультрафиолетового облучения.

К EPROM с электрическим стиранием информации относятся и микросхемы флэш- (flash) памяти. Они отличаются высокой скоростью доступа и быстрым стиранием записанной информации. Данный тип памяти сегодня широко используется для хранения информации BIOS.

Современные системные платы оснащены разъемами для DIMM-модулей.

Модули памяти могут включать дополнительные разряды контроля четности.

Контроль по четности означает, что при записи байта информации в память определяется дополнительный контрольный разряд, вычисляемый как сумма всех информационных битов. Обычно контрольный разряд равен нулю, если число единиц в байте четное, и контрольный разряд равен 1, если число единиц нечетное. При чтении байта, вновь определив контрольный разряд и сравнив его с прочитанным разрядом, можно контролировать правильность полученной информации.

Хранит:

                    программы для проверки оборудования при загрузке операционной системы;

                    программы начала загрузки операционной системы;

                    программы по выполнению базовых функций по обслуживанию устройств компьютера;

                    программу настройки конфигурации компьютера - Setup. Позволяет установить характеристики: типы видеоконтроллера, жестких дисков и дисководов для дискет, запрос пароля при загрузке и т.д

Кэш-память.

Кэш-память – это сверх быстрая память, которая по сравнению с оперативной памятью имеет повышенное быстродействие. Кэш-память дополняет функциональное значение оперативной памяти.
При работе компьютера все вычисления происходят в процессоре, а данные для этих вычислений и их результаты хранятся в оперативной памяти. Скорость работы процессора в несколько раз превосходит скорость обмена информацией с оперативной памятью. Учитывая, что между двумя операциями процессора может выполняться одна или несколько операций с более медленной памятью, получаем, что процессор должен время от времени простаивать без работы и совокупная скорость компьютера падает.

Кэш-памятью управляет специальный контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память, т.е.  кэш-контроллер  загружает в кэш-память нужные данные из оперативной памят­и, и возвращает, когда нужно, модифицирован­ные процессором данные в оперативную память.

Схема работы кэш-памяти

Кэш-память процессора выполняет примерно ту же функцию, что и оперативная память. Только кэш - это память, встроенная в процессор и потому быстрее оперативной памяти, отчасти благодаря своему положению. Ведь линии связи, идущие по материнской плате, и разъем пагубно влияют на скорость.  Кэш современного персонального компьютера расположен прямо на процессоре, благодаря чему удалось сократить линии связи и улучшить их параметры.

Кэш-память используется процессором для хранения информации. В ней буферизируются самые часто используемые данные, за счет чего, время очередного обращения к ним значительно сокращается.

Во всех современных процессорах имеется кэш - массив сверхскоростной оперативной памяти, являющейся буфером между контроллером сравнительно медленной системной памяти и процессором.

При этом в современных процессорах кэш давно не является единым массивом памяти, как раньше, а разделен на несколько уровней. Наиболее быстрый, но относительно небольшой по объему кэш первого уровня (обозначаемый как L1), с которым работает ядро процессора, чаще всего делится на две половины - кэш инструкций и кэш данных. С кэшем L1 взаимодействует кэш второго уровня - L2, который, как правило, гораздо больше по объему и является смешанным, без разделения на кэш команд и кэш данных.

Кэш бывает двух типов: эксклюзивный и не инклюзивный кэш. В первом случае информация в кэшах всех уровней четко разграничена - в каждом из них содержится исключительно оригинальная, тогда как в случае не инксклюзивного кэша информация может дублироваться на всех уровнях кэширования. Сегодня трудно сказать, какая из этих двух схем более правильная - и в той, и в другой имеются как минусы, так и плюсы. Эксклюзивная схема кэширования используется в процессорах AMD, тогда как не эксклюзивная - в процессорах Intel.

Эксклюзивная кэш-память предполагает уникальность информации, находящейся в L1 и L2.
При считывании информации из ОЗУ в кэш - информация сразу заносится в L1. Когда L1 заполнен, то, информация переносится из L1 в L2.
Если при считывании процессором информации из L1 нужная информация не найдена, то она ищется в L2. Если нужная информация найдена в L2, то кэши первого и второго уровня обмениваются между собой строками (самая "старая" строка из L1 помещается в L2, а на ее место записывается нужная строка из L2). Если нужная информация не найдена и в L2, то обращение идет к оперативной памяти.
Эксклюзивная архитектура применяется в системах, где разность между объемами кэшей первого и второго уровня относительно невелика.

Инклюзивная кэш-память предполагает дублирование информации, находящейся в L1 и L2.
Схема работы следующая. Во время копирования информации из ОЗУ в кэш делается две копии, одна копия заносится в L2, другая копия - в L1. Когда L1 полностью заполнен, информация замещается по принципу удаления наиболее "старых данных" - LRU (Least-Recently Used). Аналогично происходит и с кэшем второго уровня, но, поскольку его объем больше, то и информация хранится в нем дольше.
При считывании процессором информации из кэша, она берется из L1. Если нужной информации в кэше первого уровня нет, то она ищется в L2. Если нужная информация в кэше второго уровня найдена, то она дублируется в L1 (по принципу LRU), а затем, передается в процессор. Если нужная информация не найдена и в кэше второго уровня, то она считывается из ОЗУ.
Инклюзивная архитектура применяется в тех системах, где разница в объемах кэшей первого и второго уровня велика.

Полупостоянная память называется CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor). Хранит параметры конфигурации компьютера. Обладает низким энергопотреблением, потому не изменяется при выключении компьютера, т.к. питается от аккумулятора.

Видеопамять используется для хранения видеоизображения, выводимого на экран. При этом в видеопамяти может содержаться как непосредственно растровый образ изображения (экранный кадр), так и отдельные фрагменты как в растровой (текстуры), так и в векторной (многоугольники, в частности треугольники) формах.

Как правило, чипы оперативной памяти современной видеокарты припаяны прямо к текстолиту печатной платы, в отличие от съёмных модулей системной памяти, которые вставляются в стандартизированные разъёмы ранних видеоадаптеров.

Существует специальная «шина данных».

Шина данных — шина, предназначенная для передачи информации. В компьютерной технике принято различать выводы устройств по назначению: одни для передачи информации (например, в виде сигналов низкого или высокого уровня), другие для сообщения всем устройствам (шина адреса) — кому эти данные предназначены.

На материнской плате шина может также состоять из множества параллельно идущих через всех потребителей данных проводников.

Основной характеристикой шины данных является её ширина в битах. Ширина шины данных определяет количество информации, которое можно передать за один такт.

Шина данных видеопамяти бывает:

        32-битной,

        64-битной,

        128-битной,

        192-битной (нестандартная шина памяти),

        256-битной,

        320-битной (нестандартная шина памяти),

        384-битной (нестандартная шина памяти),

        448-битной (нестандартная шина памяти) и

        512-битной.

Видеопамять

Принципы работы файловых менеджеров.

Одним из распространенных видов программного обеспечения являются файловые менеджеры, которые также представлены в перечне свободно-распространяемого обеспечения.

Файловые менеджеры позволяют, в частности, выполнять следующие основные операции с файловой структурой относятся:

–           навигация по файловой структуре;

–           запуск программ и открытие документов;

–           создание папок;

–           копирование файлов и папок;

–           перемещение файлов и папок;

–           удаление файлов и папок;

–           переименование файлов и папок;

–           создание ярлыков.

Файловый менеджер (англ. file manager) – компьютерная программа, предоставляющая интерфейс пользователя для работы с файловой системой и файлами. Файловый менеджер позволяет выполнять наиболее частые операции над файлами:

      создание,

      открытие/проигрывание/просмотр,

      редактирование,

      перемещение,

      переименование,

      копирование,

      удаление,

      изменение атрибутов и свойств,

      поиск файлов и назначение прав.

Помимо основных функций, многие файловые менеджеры включают ряд дополнительных возможностей, например, таких как работа с сетью, резервное копирование, управление принтерами и пр.

Файловые менеджеры обеспечивают более удобный и наглядный способ общения с ПК по сравнению с операционной системой (ОС). Одна из самых известных первых программных оболочек называлась Norton Commander. Ее разработал американский программист Питер Нортон. Файловый менеджер наглядно показывал на экране всю файловую структуру компьютера: диски, каталоги и файлы. С такой программой не надо было набирать сложные команды MS-DOS в командной строке. Файлы можно было копировать, перемещать, разыскивать, удалять, сортировать, изменять, запускать, пользуясь всего лишь несколькими клавишами.

Выделяют различные типы файловых менеджеров:

1) навигационные и пространственные – иногда поддерживается переключение между этими режимами;

2) двупанельные – в общем случае имеют две равноценных панели для списка файлов, дерева каталогов и т. п.

Таким образом, файловые менеджеры – специальные программы, предназначенные для облегчения общения пользователя с командами операционной системы. Это программы, запускаемые под управлением ОС, занимающие промежуточное положение между ОС и прикладными программами и служащие для интеграции прикладных пакетов.

Рассмотрим файловый менеджер на примере Free Commander.

Free Commander это легкая в использовании альтернатива стандартному Проводнику Windows. Программа поможет с повседневной работой в Windows. Здесь можно найти все необходимые функции для управления данными. Для использования Free Commander достаточно скопировать установочную папку на внешний носитель и работать с этой программой на любом компьютере.

Основные возможности FreeCommander:

–      двупанельная технология (горизонтально и вертикально);

–      опциональное дерево папок для каждой панели;

–      встроенный файловый просмотрщик для просмотра файлов в шестнадцатеричном, двоичном, текстовом или в формате изображения;

–      просмотрщик файлов работает внутри архивов;

–      встроенное управление архивами (zip (чтение, запись), cab (чтение, запись), rar (чтение));

–      удобный доступ к системным папкам, панели управления, рабочему столу и главному меню;

–      копирование, перемещение, удаление, переименование файлов и папок;

–      вычисление размера папки;

–      сравнение/синхронизация папок;

–      изменение даты и атрибутов файла;

–      поиск файлов (также внутри архивов);

–      файловые фильтры для отображения;

–      командная строка;

–      мультиязычная поддержка и др.

Все указанное призвано упростить работу пользователя в плане управления файловой системой. Рассмотрим основы работы с данным файловым менеджером.

В каждой панели FreeCommander может изображаться:

-Оглавление каталога на диске. Наверху панели выводится имя этого каталога;

-Дерево каталогов на диске. Наверху панели выводится «Tree».

-Сводная информация о диске и каталоге на другой панели. Наверху панели выводится «Info».

-Содержимое файла, выделенного на другой панели. Наверху панели выводится «View».

Для управления панелями FreeCommander можно использовать следующие комбинации клавиш:

Ctrl + U - Поменять панели местами;

Ctrl+Shift+F1 - Убрать левую панель с экрана/вывести левую панель;

Ctrl+Shift+F3 - Убрать правую панель с экрана/ вывести правую панель;

Ctrl+Shift+F2 - Уравнять размер для левой и правой панелей;

Ctrl+F1 - Изменить отображение текущей панели на Список;

Ctrl+F2 - Изменить отображение текущей панели на Таблицу;

Ctrl+I - Изменить отображение текущей панели на Иконки;

Ctrl+H - Панели по горизонтали;

Ctrl+T - Показать дерево каталогов для текущей панели;

Ctrl+R - Перечитать текущую панель;

Ctrl+Shift+R - Перечитать все;

Ctrl+U - Поменять местами панели;

Ctrl+E - Тот же каталог на обоих панелях;

Ctrl+S - Показать только выбранные файлы.

Пользовательский интерфейс FreeCommander

Рассмотрим пользовательский интерфейс Free Commander, представленный на рисунке 1.

Рассмотрим составные элементы интерфейса FreeCommander.

1. Строка Меню. Содержит команды FreeCommander. С помощью меню можно исполнить практически все доступные FreeCommander команды.

2. Панель инструментов. Кнопки инструментальной панели обеспечивают доступ к самым важным функциям программы одним щелчком мыши. Краткий обзор всех кнопок панели доступен здесь. Кнопки, которые необходимо вывести на инструментальные панели, могут быть легко настроены через меню Параметры.

Рисунок 1 – Интерфейс FreeCommander

Кроме того, настройки можно выполнить с использованием контекстного меню, представленного на рисунке 2.

Рисунок 2 – Контекстное меню Параметры

Для упрощения работы с менеджером имеется возможность подключить русскоязычный интерфейс.

2.1.3 Выбор дисков и отображение путей

Каждая панель имеет собственный выбор диска. Режим визуального отображения может быть переключен между набором значков каждого диска или поля со списком, которое позволяет выбирать диск. Этот режим визуального отображения может быть изменен через пункт меню Параметры. Когда указатель мыши находится над иконкой выбираемого диска можно вызвать его контекстное меню правой кнопкой мыши. Если задержать указатель мыши над иконкой диска, то можно получить подсказку о количестве занятого и свободного места на этом диске. Через клавиатуру диски выбираются с помощью Alt+F1 (левая панель) и Alt+F2 (правая панель). Если диск выбирается курсорными клавишами, то нужно нажать Enter для подтверждения. Есть и более простой метод: нужно нажать Shift+<Имя диска> (например - Shift+C) для быстрого вызова диска.

Командная строка будет всегда показывать текущий путь текущего файла. Щелкнув по этому заголовку правой кнопкой мыши, можно получить контекстное меню, показанное на рисунке 3, где устанавливаются фильтры или изменяется порядок сортировки в панели. Также можно копировать текущий путь в буфер обмена.

Рисунок 3 – Контекстное меню командной строки

Нажатие на символ ('\'), находящийся в правой части панели показа путей, позволяет переместиться в корневой каталог, ('..') на уровень вверх. Панель – это главное рабочее пространство FreeCommander. Как пара Проводников, расположенных рядом. Можно изменить внешний вид, открывать контекстные меню, показать свойства и атрибуты файлов/каталогов – также, как и в Проводнике. Но некоторые функции отличаются от Проводника.

         Есть возможность изменить расположение Разделителя с помощью клавиатурного сокращения Ctrl+H или с помощью контекстного меню. По умолчанию Разделитель показывается в минимальном виде – без каких-либо иконок. Это можно изменить через меню Параметры – включить отображение иконок. Тогда Разделитель станет шире.

Можно включить отображение следующих функций:

     – сравнить каталоги. При щелчке правой кнопкой мыши появится контекстное меню фильтров;

     – показать избранное (каталоги);

     – копировать выбранное. Иконка всегда будет показывать направление копирования;

     – переместить выбранное. Иконка всегда будет показывать направление перемещения;

     – Корзина. Можно перемещать объекты с помощью Drag&Drop. Щелчок правой клавишей мыши вызовет контекстное меню Корзины.

Строка статуса показывает информацию о выделенных элементах соответствующей панели: количество объектов, размер файла, и - если файл был отмечен - дата последнего изменения и атрибуты файла. Если нужно увидеть размер всех файлов на панели, то достаточно перевести курсор на «..». Формат показа может быть изменен через меню Параметры.

Теперь проделаем различные операции в данном файловом менеджере.

Отображение файлов и каталогов

Основное правило: имена файлов выводятся строчными буквами, а имена подкаталогов - прописными.

Для файлов с атрибутом «спрятанный» или «системный» между именем файла и расширением выводится символ «-», а первая буква имени выводится не строчной, а прописной.

FreeCommander информацию об оглавлении каталога выводит в двух формах:

Полная форма (Full): справа от каждого имени файла выводится его размер в байтах, дата и время создания или последней модификации файла.

Краткая форма (Brief): выводится только имя файла, но зато на панели помещается больше имен файлов. Имена файлов можно отличить от имен подкаталогов по тому, что имена файлов выводятся строчными буквами, а имена подкаталогов - прописными.

Информацию о файлах и подкаталогах в панели можно выводить в различном порядке:

Создание каталогов

Чтобы создать каталог, нужно нажать клавишу F7 и ввести в появившееся окошко простое или полное имя создаваемого каталога. Имя может начинаться с символа « \ » (каталог, подчиненный корневому) или с другого символа (подчиненный текущему). Имени каталога может предшествовать имя накопителя с двоеточием.

Создание, редактирование, просмотр файла

При нажатии клавиш «Shift+F4» на экране появится окно Edit с запросом имени файла для редактирования старого файла или создания нового. Для создания файла указываем полное имя создаваемого файла и нажимаем «Enter». На экране появляется новое окно Edit, в котором курсор установлен на слова «New-file» (новый файл). Нажимаем клавишу «Enter» для подтверждения создания нового файла. Сохранить внесённую в файл информацию можно с помощью функциональной клавиши Ctrl+R (подсказка Save в нижней строке экрана). Выход из редактора.

Для просмотра содержимого файла нужно подвести к его имени курсор и нажать клавишу F3. В верхнюю строку экрана выводятся полное имя файла, сдвиг окна относительно начала строки текста, размер файла и доля уже прочитанных данных по отношению ко всей длине файла. Нижняя строка - меню. Клавиша F7 – поиск по тексту.

Для редактирования содержимого текстового файла, нужно подвести к его имени курсор и нажать клавишу F4.

Выделенный файл или каталог, выделение группы файлов

Один из файлов или каталогов на экране выделен цветом. Его можно скопировать, переименовать, удалить и т.д. Для выполнения групповых операций над файлами необходимо выделить группу файлов (каталоги обрабатываются только поодиночке и выделить их нельзя).

Выбор файла - подвести к его имени курсор и нажать клавишу «Ins». Цвет или яркость символов изменятся. Нажатие этой же клавиши снимает ранее поставленную пометку. Далее можно перемещать курсор и выделять другие файлы.

Выбор группы файлов по маске - выделить можно сразу несколько файлов. Для этого нужно нажать клавишу «плюс» в группе цифровых клавиш в правой части клавиатуры. Появится окошко с образцом (маской), которому должны удовлетворять имена выделяемых файлов. Образец можно исправить или заменить. Допускаются специальные символы «*» и «?». Если после этого нажать клавишу «Enter», файлы будут выделены, а если клавишу «Esc» - не будут.

Если ни одного файла, удовлетворяющего образцу, в каталоге нет, появляется окошко с сообщением «Could not find a match». Для продолжения работы нажимаем «Enter».

Снять пометку можно тоже сразу с нескольких файлов. Для этого нужно нажать клавишу «серый минус». Появится окошко с образцом, которому должны удовлетворять расширенные имена файлов, лишаемых пометки. Образец можно исправить или заменить. Если после этого нажать клавишу «Enter», пометка будет снята с файлов, а если клавишу «Esc» - не будет.